未來蓄電池的用量會越來越大，對蓄電池的能量密度比需求越來越高，蓄電池的研發(fā)也必然會是持續(xù)性的，電池研發(fā)類實驗室也將是必不可少的。新能源電池研發(fā)實驗室設(shè)計規(guī)劃及建設(shè)，如何在建設(shè)階段規(guī)劃電池實驗室的安全?如何在傳統(tǒng)實驗?zāi)芰Φ幕A(chǔ)上投資電池檢測實驗室?新能源電池實驗室如何實現(xiàn)低成本安全使用?

　　一、新能源電池研發(fā)實驗室設(shè)計規(guī)劃

　　研發(fā)型實驗室比較特殊，其原因在于此類實驗室知道自己想要的是什么，需要用不同的材料和工藝達到目的，或者已經(jīng)有一定的基礎(chǔ)，需要在原有的設(shè)計上進行升級。當(dāng)然大部分的研發(fā)過程都脫離不了材料的應(yīng)用，或驗證新型材料的使用是否能夠達到自己最初的預(yù)期和考慮新型材料應(yīng)用帶來的風(fēng)險能不能徹底解決。蓄電池研發(fā)實驗室設(shè)計同樣面臨著以上的問題，但是蓄電池實驗室面臨的風(fēng)險更大。

　　電池研發(fā)實驗室基本分為五部分

　　第一部分：化學(xué)環(huán)節(jié)，主要做絕緣材料、陰陽極材料(漿液)的研究與試制。

　　第二部分：物理環(huán)節(jié)，主要對材料的物理特性進行分析研究與試制。

　　第三部分：樣品開發(fā)與試制環(huán)節(jié)，用新型材料進行試制。

　　第四部分：實驗成品可靠性研究與分析環(huán)節(jié)，主要對已經(jīng)制成的試驗品進行各種各種環(huán)境下實際實驗得出數(shù)據(jù)，不排除破壞性實驗。

　　第五部分：失效分析環(huán)節(jié)，主要用于研究失敗品的分析研究，在失敗的基礎(chǔ)上尋找失敗的原因，從而找出正確的途徑。

　　在實驗室建設(shè)初期規(guī)劃實驗室，既可以降低實驗操作風(fēng)險，同時也能系統(tǒng)的形成檢測能力，通常具有完整 測試能力的電池檢測實驗室，可規(guī)劃成如下功能分區(qū)：

　　1)電性能檢測區(qū)

　　此區(qū)域主要涉及的儀器是充放電機柜、內(nèi)阻測試儀、絕緣強度測試儀、絕緣電阻測試 儀、數(shù)據(jù)采集設(shè)備等，由于電池的實測容量與測試溫度 有關(guān)，因此應(yīng)對此區(qū)域的溫度、濕度進行控制。

　　2)機械性能測試區(qū)

　　此區(qū)域主要涉及的儀器包括 充放電機柜、振動試驗臺、沖擊碰撞試驗臺、翻轉(zhuǎn)試驗臺、三綜合試驗臺，由于設(shè)備質(zhì)量重、體積大、噪音大，且部分檢測設(shè)備需要下挖，因此此區(qū)域多放置在一樓，做好隔音和隔震措施。

　　3)環(huán)境測試區(qū)

　　此區(qū)域主要完成溫度、濕度、老化、熱分析等實驗，涉及的儀器包括充放電機柜、高低 溫箱、負(fù)壓箱、溫濕度實驗箱、熱分析儀、數(shù)據(jù)采集設(shè)備等，此區(qū)域需要24h連續(xù)長時間工作，因此容易出現(xiàn)麻痹大意導(dǎo)致安全事故。

　　4)輔助功能區(qū)

　　可根據(jù)實際需要進行配置，包括樣品室(放置測試前后的電池樣品)、庫房(放置閑置線纜、工具等)、辦公室、會議室、休息區(qū)等。樣品室存放電池樣品，需要頻繁檢查電池狀態(tài)。

　　5)電池安全測試區(qū)

　　此區(qū)域開展的測試均帶有危險性，包括樣品不成熟導(dǎo)致的風(fēng)險以及測試本身的風(fēng)險，包括的測試項目：跌落、針刺、擠壓、燃燒、過充、過放、短路、浸水、海水侵泡、高溫充放電等項目，

　　涉及的設(shè)備包括充放電機柜、跌落試驗臺、針刺試驗機、擠壓試驗機、燃燒試驗機、短路試驗機、浸泡設(shè)備、溫度箱等。

　　由于此區(qū)域著火爆炸概率較高，因此需要建設(shè)行之有效的尾氣排放和處理措施，以避免對環(huán)境的影響。

　　科學(xué)合理的分區(qū)能夠提高測試的穩(wěn)定性和安全性，在分區(qū)的基礎(chǔ)上，功能分區(qū)需要注意：人機分離，遠(yuǎn)距離實時監(jiān)控。

　　在蓄電池研發(fā)的可靠性試驗環(huán)節(jié)，需要模擬各種極端環(huán)境情況來檢驗研發(fā)的蓄電池實際質(zhì)量與品質(zhì)。所以如果是汽車電池的研發(fā)，就要模擬各種極端環(huán)境(比如模擬高溫、低溫)狀態(tài)下的充電與放電。如果在模擬相應(yīng)的外部條件下會爆炸或起火，電池就不能實際應(yīng)用。除此之外還會有其他的可靠性實驗，比如雨淋、鹽霧等實驗。

　　所有的實驗室都會有風(fēng)險，而電池實驗室的風(fēng)險更大，主要風(fēng)險源在于電池的爆炸與燃燒。電池爆炸的能量來源于瞬間短路所產(chǎn)生的熱量無法釋放而造成的，且電池的容量越大風(fēng)險越大。而電池爆炸主要有以下幾個原因：

　　1.能量過飽和導(dǎo)致的電化學(xué)反應(yīng)形成的絕緣擊穿。

　　2.產(chǎn)品生產(chǎn)干燥過程中溫、濕度超標(biāo)導(dǎo)致的電化學(xué)反應(yīng)形成的絕緣擊穿。

　　3.絕緣膜絕緣不達標(biāo)或老化造成的短路隱患。

　　4.涂布過程空氣的塵埃粒子超標(biāo)埋下隱患。

　　5.混料前端的粒度過大，導(dǎo)致后期封裝過程形成機械損傷造成的隱患。

　　6.在溫濕度變化下原材料之間的熱膨脹系數(shù)不同導(dǎo)致械損傷造成的隱患。

　　7.外力導(dǎo)致的機械損傷(針刺、跌落、震動等)造成的隱患。

　　8.氣壓變化導(dǎo)致的電池內(nèi)部與外部的壓力變化導(dǎo)致械損傷造成的隱患。

　　二、新能源電池研發(fā)實驗室建設(shè)需要注意哪些

　　根據(jù)以上分析，我們在電池研發(fā)實驗室設(shè)計的時候就有幾個側(cè)重點要注意：

　　1.保障前期第一二部分化學(xué)以及物理分析的準(zhǔn)確性，以免在源頭出錯。

　　2.保障樣品試制環(huán)節(jié)的環(huán)境溫濕度、潔凈度與試制工藝完全合格，以免在試制環(huán)節(jié)埋下隱患。

　　3.保障第四部分實驗過程的安全隔離，即使爆炸也不應(yīng)能夠?qū)θ藛T造成傷害，且在實驗區(qū)域以外可以隨時終止實驗。

　　4.確保第五環(huán)節(jié)的實驗外部條件能夠滿足儀器設(shè)備需求與實驗工藝需求，以保障分析的正確性。

　　5.各個環(huán)節(jié)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)收集要做到不丟失、不泄密。

　　6.實驗室設(shè)計環(huán)節(jié)應(yīng)考慮工藝不沖突、精度不干擾、承重不超標(biāo)、使用更方便、安全無風(fēng)險。